新冠病毒的肆虐引发了对疫苗的迫切需要,疫苗研发从常规的8~10年缩短至1~2年,对加速整个疫苗研发及工艺流程提出了新的技术要求。作为疫苗研发的神器,Octet®分子互作分析系统在新冠疫苗研发中大显神威,知名的几个新冠疫苗研发过程中都有它的身影,而且Octet®采用的生物层干涉(BLI)技术也是美国药典中用于结合活性和定量检测的标准方法,能够从以下几个方面加速疫苗研发:
疫苗的快速浓度测定
疫苗的结合活性研究
疫苗效果评价和机制研究
残留物测试
疫苗浓度的快速测定
将针对疫苗的受体或抗体固化在传感器上,然后快速检测疫苗效价(浓度),整个实验可以在10分钟内完成,检测浓度范围在0.1 - 1000 ug/mL,覆盖疫苗生产过程中的浓度范围,样品往往不需要稀释。目前BLI技术广泛用于HPV以及流感等疫苗的浓度测定,非常适合疫苗生产的中间过程以及成品快速QC。
只需要四步:
将能够结合病毒的受体或者抗体固化在传感器上(比如唾液酸糖是流感病毒的受体),1-3分钟;
用样品的基质平衡, 1-2分钟;
结合含有分析物的样品,2-5分钟;
分析:根据结合曲线的起始斜率计算样品浓度。
新冠疫苗结合活性研究
基于重组蛋白或者mRNA的新冠疫苗一般是Spike蛋白结构域,与受体ACE2的结合活性可反映其构象的正确性,是产生中和抗体的前提。Octet®在测结合活性方面具备更多优势:
实时非标记,直接检测疫苗和受体的结合,没有洗涤步骤的干扰
测试速度快,一般10分钟内结束
可以计算结合速率常数和解离速率常数,对结合活性更加定量化
与其他技术相比,无流路,操作简便,通量高,维护简单,耗材便宜
Novavax公司的NVX-CoV2373是一种新冠纳米颗粒疫苗,由三聚体的全长的SARS-CoV-2的S蛋白和Matrix-M1佐剂组成,已获批上市。S1/S2亚基剪切位点682-RRAR-685突变到682-QQAQ-685,以及位于CH的986/987位氨基酸残基突变成了脯氨酸。Octet®检测该疫苗与ACE2的结合是非常强的,解离明显慢于野生型S蛋白。
mRNA新冠疫苗BNT162b2(辉瑞&BioNTech),也使用Octet®检测其表达产物与ACE2的亲和力(nM级别),并且和已知中和抗体B38也有结合,说明其维持了中和抗体表位。所以,Octet®可以通过检测结合活性来对mRNA疫苗的基因序列进行筛选。
疫苗评价——
血清中抗体效价的确定
针对疫苗的免疫血清的效价测试也是判断疫苗免疫原性的重要指标。一般将疫苗固化在传感器上,直接检测不同稀释度的免疫动物/人血清,快速检测血清中抗体的效价,并可以通过计算解离常数或者结合信号获知抗体的结合能力。传统方法只能获得效价,而无法获得抗体的结合能力。Octet®可以在1个小时内完成80份血清样品的检测。
疫苗评价——
保护性抗原表位检测
通过检测疫苗与一系列已知表位的中和抗体的亲和力,获知疫苗是否保持了正确的构象,并判断诱导中和抗体表位的能力。主要用于亚单位疫苗和VLP疫苗。